戒指毛坯特征分类视觉系统的设计与研究
发布时间：2023-02-23 19:49
随着机械加工技术的不断发展,产品的批量化生产对自动化技术的要求程度越来越高。因庞大的市场驱动,首饰这一传统工艺品的生产同样面临从纯手工向自动化转型的问题。然而首饰样式种类繁多,且表面多为不规则的空间曲面和曲线,这为加工基准点的确定带来挑战,在短时期内难以实现完全的自动化。本文研究关注于“自动化分拣”这一技术,并以此作为提升该类产品的加工技术的切入点。使用机器视觉配合深度学习是当前实现“自动化分类”的主流方式。通过用机器代替人眼,既可以提高机械设备生产效率与自动化水平,还可以确保加工结果的可靠性和工人的安全性。因此,本文的研究落脚于戒指特征检测视觉分类系统的制定。针对具体的作业内容和设计要求,提出了一种以戒指毛坯尺寸和外轮廓镶石方式为特征的分类方案,并设计了视觉分类平台的总体系统。设计了戒指特征视觉检测台,并对工业相机和镜头进行了选型。结合现有的分拣方式,设计了分拣系统的机械臂和机械夹爪结构,并对控制方案进行了确定,选取了所需要的硬件模块。针对分拣系统,进行了机械臂的运动学建模分析并确定了其最大运动空间,为物体的抓取奠定基础。为了减小机械臂的负载压力,满足轻量化设计要求,基于ANSYS对...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 分拣系统研究现状
1.2.2 视觉系统研究现状
1.2.3 首饰加工研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 分类视觉平台的总体系统设计
2.1 引言
2.2 总体方案设计
2.3 视觉系统结构设计
2.3.1 工业相机和镜头的选型
2.3.2 照明机构设计
2.3.3 调焦机构设计
2.3.4 搭载机架设计
2.4 分拣系统结构设计
2.4.1 机械臂结构设计
2.4.2 机械夹爪结构设计
2.5 控制系统设计
2.5.1 控制系统的主要硬件模块
2.5.2 上下位机的串口通信
2.6 本章小结
第3章 分拣系统的运动学建模及仿真
3.1 引言
3.2 机械臂的运动学建模
3.2.1 连杆坐标系的建立
3.2.2 正运动学求解
3.2.3 逆运动学求解
3.2.4 基于蒙特卡洛的运动空间分析
3.3 基于ANSYS的机械夹爪拓扑优化
3.3.1 结构拓扑优化概述
3.3.2 机械夹爪拓扑优化模型建立
3.3.3 机械夹爪结构拓扑优化分析
3.4 基于ADAMS的机械夹爪运动学仿真
3.4.1 ADAMS运动仿真分析流程
3.4.2 模型约束和驱动的添加
3.4.3 运动学仿真分析
3.5 本章小结
第4章 戒指特征检测与可视化界面设计
4.1 引言
4.2 基于霍夫变换的戒指尺寸特征检测
4.2.1 相机的标定
4.2.2 图像处理方法选择与分析
4.2.3 改进霍夫算法戒指直径检测
4.2.4 像素比率值的标定
4.3 基于深度学习的戒指镶石方式检测
4.3.1 神经网络原理概述
4.3.2 戒指数据集的分类标准分析
4.3.3 LeNet-5卷积神经网络的改进
4.3.4 模型的训练优化方法
4.4 基于PyQt的可视化界面设计
4.4.1 开发环境
4.4.2 信号与槽通信
4.4.3 多线程的运用
4.4.4 设计思路与功能说明
4.5 本章小结
第5章 实验验证与结果分析
5.1 引言
5.2 实验平台搭建
5.3 戒指毛坯圆特征分类检测实验
5.3.1 算法检测精度实验
5.3.2 算法分类准确度实验
5.4 深度学习参数优化及镶石方式检测实验
5.4.1 模型参数优化实验
5.4.2 模型结果分类实验
5.5 可视化界面功能性验证实验
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3748641
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 分拣系统研究现状
1.2.2 视觉系统研究现状
1.2.3 首饰加工研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 分类视觉平台的总体系统设计
2.1 引言
2.2 总体方案设计
2.3 视觉系统结构设计
2.3.1 工业相机和镜头的选型
2.3.2 照明机构设计
2.3.3 调焦机构设计
2.3.4 搭载机架设计
2.4 分拣系统结构设计
2.4.1 机械臂结构设计
2.4.2 机械夹爪结构设计
2.5 控制系统设计
2.5.1 控制系统的主要硬件模块
2.5.2 上下位机的串口通信
2.6 本章小结
第3章 分拣系统的运动学建模及仿真
3.1 引言
3.2 机械臂的运动学建模
3.2.1 连杆坐标系的建立
3.2.2 正运动学求解
3.2.3 逆运动学求解
3.2.4 基于蒙特卡洛的运动空间分析
3.3 基于ANSYS的机械夹爪拓扑优化
3.3.1 结构拓扑优化概述
3.3.2 机械夹爪拓扑优化模型建立
3.3.3 机械夹爪结构拓扑优化分析
3.4 基于ADAMS的机械夹爪运动学仿真
3.4.1 ADAMS运动仿真分析流程
3.4.2 模型约束和驱动的添加
3.4.3 运动学仿真分析
3.5 本章小结
第4章 戒指特征检测与可视化界面设计
4.1 引言
4.2 基于霍夫变换的戒指尺寸特征检测
4.2.1 相机的标定
4.2.2 图像处理方法选择与分析
4.2.3 改进霍夫算法戒指直径检测
4.2.4 像素比率值的标定
4.3 基于深度学习的戒指镶石方式检测
4.3.1 神经网络原理概述
4.3.2 戒指数据集的分类标准分析
4.3.3 LeNet-5卷积神经网络的改进
4.3.4 模型的训练优化方法
4.4 基于PyQt的可视化界面设计
4.4.1 开发环境
4.4.2 信号与槽通信
4.4.3 多线程的运用
4.4.4 设计思路与功能说明
4.5 本章小结
第5章 实验验证与结果分析
5.1 引言
5.2 实验平台搭建
5.3 戒指毛坯圆特征分类检测实验
5.3.1 算法检测精度实验
5.3.2 算法分类准确度实验
5.4 深度学习参数优化及镶石方式检测实验
5.4.1 模型参数优化实验
5.4.2 模型结果分类实验
5.5 可视化界面功能性验证实验
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3748641
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